钢筋混凝土结构原理

钢筋与砼共同工作的原因：钢筋与混凝土之间存在良好的粘接力，在荷载作用下，保证两种材料变形协调，共同受力；钢材与混凝土具有基本相同的的温度线膨胀系数；呈碱性的混凝土可以保护钢筋，使钢筋混凝土结构具有较好的耐久性。屈服强度、极限强度、屈强比是判断钢筋强度是否合格的三个指标。冷加工钢筋：（冷拉、冷拔、冷轧、冷轧扭：目的都是为了提高钢筋强度，以节约钢材）冷拉：抗拉强度提高，抗压强度无明显变化。冷拔：抗拉、抗压强度均提高。共同点：钢材强度提高，塑性降低。硬钢屈服强度的取值方法：硬钢含碳量高，质地较硬，没有明显的流幅，一般取抗拉强度的80%，即残余应变为0.2%时的应力作为条件屈服点。钢筋塑性衡量指标：屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯性能。混凝土立方体抗压强度概念：C代表混凝土，后面的数字即为混凝土立方体抗压强度的标准值，其单位为N/mm2。我国采用边长为150mm的立方体作为混凝土抗压强度的标准尺寸试件。立方体抗压强度fcu，k轴心抗压强度fck抗拉强度ftk钢筋与混凝土粘结力的组成：化学胶结力、摩擦力、机械咬合力（变形钢筋粘结力主要来源）、钢筋端部的锚固力。增大粘结力措施：采用较细变形钢筋，保护层厚度不能太小；控制钢筋最小间距，设置箍筋；控制最小锚固长度，光圆钢筋设弯钩。结构与功能：结构是由不同受力构件组成的能够承受各种外部作用的骨架。功能：安全性、适用性、耐久性。极限状态分为两类：承载能力极限状态和正常使用极限状态结构上的作用（荷载）按照时间可分为：永久作用、可变作用、偶然作用。荷载：永久荷载、可变荷载。荷载的标准值（在结构使用期间，在正常使用情况下可能出现的最大荷载值）要小于设计值。材料强度的标准值要大于其设计值。极限状态设计法以概率为基础。轴心受压构件不能采用高强钢筋的原因：因为若纵向受压钢筋采用高强度的钢筋，在构件破坏时钢筋则达不到屈服强度，而不能被充分利用。混凝土保护层：是箍筋的外边缘至混凝土截面外边缘的最小距离。其作用是使混凝土保护钢筋，防止钢筋锈蚀，并使钢筋可靠地锚固在混凝土内，发挥钢筋和混凝土共同工作的作用。梁中一般配置纵向受力钢筋、箍筋、架立钢筋、弯起钢筋、侧向构造钢筋等。受弯构件正截面可能产生3种破坏形式：适筋梁（塑性破坏）、超筋梁（脆性破坏）、少筋梁（脆性破坏）。荷载-捞度图：超筋梁适筋梁少筋梁适筋梁：破坏是受拉钢筋首先达到屈服强度，再继续加载混凝土的压应力随之达到其抗压极限强度而产生破坏，在破坏前由于钢筋要经历较大的塑性伸长，随之引起裂缝急剧开展和捞度的激增，破坏有明显的预兆。超筋梁：破坏是以受压区混凝土首先被压碎而引起的，即受压混凝土边缘已达到弯曲受压的极限变形，而受拉钢筋的应力远小于屈服强度，尚未屈服，但梁因不能继续承担弯矩而破坏。破坏前没有明显的预兆，破坏时受拉区裂缝开展不宽，捞度不大，而是受压混凝土突然被压碎。少筋梁：梁受拉区配置钢筋过少，开始加载时拉力由受拉的钢筋和混凝土共同承担，当继续加载至构件开裂时，裂缝截面混凝土所承担的拉力几乎全部转移给钢筋，钢筋应力剧增，由于钢筋过少，其应力很快达到钢筋的屈服强度，受压区混凝土随着钢筋屈服而进入强化阶段亦产生破坏。构件一旦开裂，就立即产生很宽的裂缝和捞度，随之发生破坏，破坏时突然重复的。提高构件正截面受弯承载力的措施：加大梁底受拉钢筋的强度，直径，数量，防止配成超筋梁，增加截面高度，控制梁截面尺寸。影响斜截面受剪承载力的因素：剪跨比（对于承受集中荷载的梁，随着剪跨比得增大，受剪承载力下降，对于均匀荷载下的梁，构件跨度与截面高度之比是影响受剪承载力的主要因素）；混凝土强度（在剪跨比和其他条件相同、构件截面尺寸一定时，受剪承载力随着抗拉强度的提高而增大，二者大致成线性关系）；配箍率（在纵向钢筋的配筋量适当的范围内，箍筋配置越多，箍筋强度越高，受剪承载力越大）；纵向钢筋的配筋率（增加纵向钢筋的配筋率可提高梁的受剪承载力）；其他（截面形状、预应力、轴向力、梁的连续性）。斜截面的破坏形态：斜压破坏；剪压破坏；斜拉破坏。钢筋混凝土纯扭构件的破坏形态：少筋破坏、适筋破坏、超筋破坏。受扭构件的配筋要求：要求有一定抗扭承载力且施工方便。一般采用由靠近构件表面设置的横向箍筋和沿构件周边均匀对称布置的纵向钢筋共同组成的钢筋骨架来抵抗扭矩作用。受扭构件承载力公式适用条件作用：构件截面尺寸（为防止弯剪扭构件受扭时发生混凝土首先被压坏的超筋破坏）；受扭钢筋的最小配件率（防止受扭构件发生超筋破坏）；钢筋的构造规定。偏心受压短柱的破坏形态：大偏心受压破坏（发生于轴向压力N的相对偏心距e0较大，且受拉钢筋配置得不太多的情况，破坏过程类似受弯构件双筋适筋梁。破坏特征为：远离轴向压力一侧（受拉侧）钢筋的应力首先达到屈服强度，然后受压侧钢筋的应力达到抗压屈服强度，最后由受压区混凝土压碎而导致构建破坏。）小偏心受压破坏（发生于1、当轴向压力的相对偏心距较小时，构件截面全部受压或大部分受压、小部分受拉；2、轴向压力的相对偏心距虽然较大，但远离轴向压力一侧却配置了特别多的受拉钢筋，致使受拉钢筋始终不屈服；3、当轴向压力的相对偏心距很小，而远离轴向压力一侧的钢筋配置过少，靠近轴向压力一侧的配筋较多时。破坏特征为：首先受压钢筋应力达到抗压屈服强度，受压混凝土达到极限压应变，混凝土被压碎，称之为“受压破坏”，此时另一侧钢筋无论受拉还是受压，但都不会屈服。）（共同之处：都属于材料破坏，截面的最终破坏都是受压区边缘混凝土达到极限压应变值而被压碎。不同之处：在于截面破坏的起因，即截面受拉部分和受压部分谁先发生破坏：前者是受拉钢筋先屈服而后受压混凝土被压碎，后者是截面的受压部分先发生破坏。）二阶效应：泛指在产生了层间位移和捞曲变形的结构构件中由轴向压力引起的附加内力。计算方法可采用n-l0近似法和弹性分析法。偏心受拉构件正截面破坏形态：大偏心受拉破坏和小偏心受拉破坏。减少裂缝宽度的措施：增加受拉钢筋的最小配筋率；在受拉钢筋的面积不变的情况下，选用小直径的钢筋。增加截面受弯刚度的措施：当配筋率和材料给定时，增大截面高度（最明显）；当截面尺寸给定时，增加纵向受拉钢筋截面面积或提高混凝土强度等级；在构件受压区配置一定数量的受压钢筋。预应力混凝土构件的分类：全预应力混凝土构件、部分预应力混凝土构件、限值预应力混凝土构件。预加应力的方法：先张法（适用于预制场大批制作中、小型构件）、后张法（适用于施工现场制作大型构件）。